ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ И МИФ ОБ ОПАСНОСТИ ИЗ КОСМОСА
Суть предлагаемой гипотезы заключается в том, что все живое на Земле от биологически опасного ультрафиолета защищает не озон, а кислород атмосферы. Именно кислород, поглощая это коротковолновое излучение, преобразуется в озон. Рассмотрим гипотезу с точки зрения основного закона природы — закона сохранения энергии.
Если, как сейчас принято считать, озоновый слой задерживает ультрафиолетовое излучение, то он поглощает его энергию. Но энергия не может исчезнуть бесследно, и поэтому с озоновым слоем что-то должно произойти. Есть несколько вариантов.
Переход энергии излучения в тепловую. Следствием этого должно быть нагревание озонового слоя. Однако он расположен на высоте устойчиво холодной атмосферы. А первая область повышенной температуры (так называемый мезопик) находится в два с лишним раза выше озонового слоя.
Энергия ультрафиолета расходуется на разрушение озона. Если это так, рушится не только основной тезис о защитных свойствах озонового слоя, но и обвинения в адрес «коварных» промышленных выбросов, которые якобы разрушают его.
Накопление энергии излучения в озоновом слое. Оно не может происходить бесконечно. В какой-то момент будет достигнут предел насыщения озонового слоя энергией, и тогда, скорее всего, пойдет химическая реакция взрывного типа. Однако в природе никто и никогда не наблюдал взрывов озонового слоя.
Несоответствие закону сохранения энергии свидетельствует о том, что мнение о поглощении озоновым слоем жесткого ультрафиолета не обосновано.
Известно, что на высоте 20-25 километров над Землей озон образует слой повышенной концентрации. Возникает вопрос — откуда он там появился? Если рассматривать озон как дар природы, то на эту роль он не пригоден — слишком легко разлагается. Причем процесс разложения имеет ту особенность, что при малом содержании озона в атмосфере скорость разложения невелика, а с ростом концентрации она резко увеличива ется, и при 20-40% содержания озона в кислороде разложение идет уже со взрывом. А чтобы в воздухе появился озон, необходимо воздействие какого-то источника энергии на атмосферный кислород. Им может быть электрический разряд (особая «свежесть» воздуха после грозы — следствие появления озона), а также коротковолновое ультрафиолетовое излучение. Именно облучение воздуха ультрафиолетом длиной волны около 200 нанометров (нм) — один из способов получения озона в лабораторных и промышленных условиях.
Ультрафиолетовое излучение Солнца лежит в диапазоне длин волн от 10 до 400 нм. Чем короче длина волны, тем больше энергии несет излучение. Энергия излучения расходуется на возбуждение (переход на более высокий энергетический уровень), диссоциацию (разъединение) и ионизацию (превращение в ионы) молекул газов атмосферы. Расходуя энергию, излучение ослабевает, или, иначе, поглощается. Это явление количественно характеризуют коэффициентом поглощения. С уменьшением длины волны коэффициент поглощения увеличива ется — излучение воздействует на вещество сильнее.
Принято подразделять ультрафиолетовое излучение на два диапазона — ближний ультрафиолет (длина волны 200-400 нм) и дальний, или вакуумный (10-200 нм). Судьба вакуумного ультрафиолета нас не волнует — он поглощается в высоких слоях атмосферы. Именно ему принадлежит заслуга в создании ионосферы. Следует обратить внимание на отсутствие логики при рассмотрении процессов поглощения энергии в атмосфере — дальний ультрафиолет создает ионосферу, а ближний ничего не создает, энергия исчезает без последствий. Так получается по гипотезе о его поглощении озоновым слоем. Предлагаемая гипотеза устраняет эту нелогичность.
Нас интересует ближний ультрафиолет, который пронизывает нижележащие слои атмосферы, в том числе — стратосферу, тропосферу, и облучает Землю. На своем пути излучение продолжает изменять спектральный состав за счет поглощения коротких волн. На высоте 34 километра излучений с длиной волн короче 280 нм не обнаружено. Наиболее же биологически опасным считается излучение с длинами волн от 255 до 266 нм. Из этого следует, что губительный ультрафиолет поглощается, не достигнув озонового слоя, то есть высот 20-25 километров. А до поверхности Земли доходит излучение с минимальной длиной волны 293 нм, опасности не
представляющее. Таким образом озоновый слой не принимает участия в поглощении биологически опасного излучения.
Рассмотрим наиболее вероятный процесс образования озона в атмосфере. При поглощении энергии коротковолнового ультрафиолетового излучения часть молекул ионизуется, теряя электрон и приобретая положительный заряд, а часть диссоциирует на два нейтральных атома. Свободный электрон, образовавшийся при ионизации, соединяется с одним из атомов, образуя отрицательный ион кислорода. Разноименно заряженные ионы соединяются, образуя нейтральную молекулу озона. Одновременно атомы и молекулы, поглощая энергию, переходят на верхний энергетический уровень, в возбужденное состояние. Для молекулы кислорода величина энергии возбуждения равна 5,1 эВ. В возбужденном состоянии молекулы находятся около 10 -8 секунды, после чего, испуская квант излучения, распадаются (диссоциируют) на атомы.
В процессе ионизации кислород имеет преимущество: он требует для этого наименьшей энергии среди всех составляющих атмосферу газов — 12,5 эВ (у водяного пара — 13,2; углекислого газа — 14,5; водорода — 15,4; азота — 15,8 эВ).
Таким образом, при поглощении ультрафиолета в атмосфере образуется своего рода смесь, в которой преобладают свободные электроны, нейтральные атомы кислорода, положительные ионы молекул кислорода, при их взимодействии образуется озон.
Взаимодействие ультрафиолетового излучения с кислородом происходит по всей высоте атмосферы — есть сведения, что в мезосфере, на высоте от 50 до 80 километров, уже наблюдается процесс образования озона, который продолжается в стратосфере (от 15 до 50 км) и в тропосфере (до 15 км). Вместе с тем верхние слои атмосферы, в частности мезосфера, подвержены такому сильному воздействию коротковолнового ультрафиолета, что ионизуются и распадаются молекулы всех составляющих атмосферу газов. Не может не разлагаться и только что образовавшийся там озон, тем более, что для этого требуется почти такая же энергия, как и для молекул кислорода. И тем не менее разрушается он не полностью — часть озона, который в 1,62 раза тяжелей воздуха, опускается в нижние слои атмосферы до высоты 20-25 километров, где плотность атмосферы (примерно 100 г/м 3 ) позволяет ему находиться как бы в равновесном состоянии. Там молекулы озона создают слой повышенной концентрации. При нормальном атмосферном давлении толщина озонового слоя составляла бы 3-4 миллиметра. Практически невозможно представить, до каких сверхвысоких температур должен был разогреться столь маломощный слой, если бы он действительно поглощал почти всю энергию ультрафиолетового излучения.
На высотах ниже 20-25 километров продолжается синтез озона, о чем свидетельствует изменение длины волн ультрафиолетового излучения с 280 нм на высоте 34 километра до 293 нм у поверхности Земли. Образовавшийся озон, будучи не в состоянии подняться вверх, остается в тропосфере. Это определяет постоянное содержание озона в воздухе приземного слоя зимой на уровне до 2.10 -6 %. Летом концентрация озона в 3-4 раза выше, по-видимому, за счет дополнительного образования озона при грозовых разрядах.
Таким образом, от жесткого ультрафиолетового излучения все живое на Земле защищает кислород атмосферы, озон же оказывается всего лишь побочным продуктом этого процесса.
Когда было обнаружено появление «дыр» в озоновом слое над Антарктикой в сентябре-октябре и над Арктикой — ориентировочно в январе-марте, возникли сомнения в достоверности гипотезы о защитных свойствах озона и о разрушении его промышленными выбросами, так как ни в Антарктиде, ни на Северном полюсе никакого производства нет.
С позиции же предлагаемой гипотезы сезонность появления «дыр» в озоновом слое объясняется тем, что летом и осенью над Антарктидой и зимой и весной над Северным полюсом атмосфера Земли практически не подвергается воздействию ультрафиолета. Полюса Земли в эти периоды находятся в «тени», над ними нет источника энергии, необходимой для образования озона.
Митра С. К. Верхняя атмосфера. — М., 1955.
Прокофьева И. А. Атмосферный озон. — М.; Л., 1951.
Источник
Что такое озоновый слой и почему он важен для нас?
Здравствуйте, дорогие читатели. Озон – это газ, состоящий из молекул озона (O₃). Кислород, каким мы дышим, состоит из двух атомов кислорода (O2).
Термин «озоновый слой» описывает область с наибольшей концентрацией молекул озона в стратосфере. Стратосфера – это часть нашей атмосферы, какая находится над тропосферой. Она начинается приблизительно на высоте 10-20 км над уровнем моря и имеет протяженность до 40-50 км. Озоновый слой, подобно пузырю, покрывает всю нашу планету.
Почему он так важен для Земли и всего живого на планете?
Озоновый слой является «фильтром» вредных УФ-лучей. УФ-лучи, это часть электромагнитного спектра, какой достигает Земли от Солнца. Если молекулы истощаются быстрее, чем восстанавливаются новые молекулы озона, возникает дефицит этого газа. Это, в свою очередь, приводит к снижению его защитных функций и, следовательно, к большему негативному воздействию ультрафиолетового излучения на поверхность земли. Ученые разделили УФ-излучение на три типа (или диапазона): УФ-А, УФ-В и УФ-С ( можете увидеть на картинке выше ). УФ-С излучение не достигает поверхности Земли, так как его не пропускает наш озоновый слой. УФ-В излучение попадает на Землю в небольшом количестве (озоновый слой пропускает только около 5%). УФ-А – это основное ультрафиолетовое излучение, проходящее через наш озоновый слой (около 95%). УФ-В излучение наносит самый большой ущерб окружающей среде и человеку. Если бы не было озонового слоя, мы бы получали полную порцию УФ-лучей.
Какая толщина озонового слоя?
Молекулы озона O₃ очень разбросаны в стратосфере, поэтому физическая толщина озонового слоя составляет десятки километров. Но, при этом стоит отметить, что если бы во всей атмосфере соблюдались нормальные условия и ее можно было бы разделить на слои, каждый из которых содержал бы только один газ, то толщина всей атмосферы находилась бы в районе 8 км, а сам озоновый слой был бы не толще 3 мм.
Что такое дыра в озоновом слое?
В 1970-х годах ученые обнаружили, что выбросы ОРВ (озоноразрушающие вещества, химические соединения, в основе каких лежат хлорированные, фторированные или бромированные углеводороды) разрушают озоновый слой. Между 1970-ми и 1990-ми годами концентрация озона над Антарктидой снизилась до 70% от нормальной концентрации. Это масштабное явление получило название «дыра в озоновом слое» . В 2006 году эта дыра в Антарктиде достигла рекордной отметки – 29 км2.
Какие последствия для человека?
Повышение воздействия УФ-В излучения может привести к подавлению иммунной системы. Результатом является более высокая заболеваемость инфекционными болезнями. УФ-В излучение также вызывает рак кожи. Это излучение также повреждает глаза, и становится причиной возникновения катаракты.
Возможно вам также понравится:
На этом все, дорогие друзья. Благодарю вас за то, что уделили внимание моему каналу.
Источник
Функции и значение озонового слоя
Большая часть атмосферного озона сконцентрирована в слое стратосферы, расположенном на высоте около 15-30 км над поверхностью Земли.
Озон — это молекула, содержащая три атома кислорода. В любой момент времени молекулы озона постоянно образуются и разрушаются в стратосфере. Общее количество озона оставалось относительно стабильным на протяжении многих десятилетий, но в конце 20-го века процесс разрушения атмосферного озона превышал его восстановление.
Озоновый слой Земли защищает всю жизнь на планете от вредного излучения Солнца, но человеческая деятельность повредила этот щит. Меньшая защита озоновым слоем от ультрафиолетового (УФ) излучения со временем нанесет вред здоровью человека и приведет к повышению заболеваемости раком кожи и катарактой.
Структура атмосферы Земли
Атмосфера Земли состоит из нескольких слоев. Самый нижний слой, тропосфера. Тропосфера простирается от поверхности Земли на высоту около 10 км, хотя эта высота варьируется в зависимости от широты. Почти все погодные явления происходят в тропосфере. Высота Эвереста, самой высокой горы на Земле, составляет всего 8,8 км.
С уменьшением высоты в тропосфере температура уменьшается. По мере того, как тёплый воздух поднимается, он охлаждается, опускаясь обратно на Землю. Этот процесс, известный как конвекция, означает, что существуют огромные перемещения воздуха, которые очень эффективно перемешивают тропосферу. Практически вся человеческая деятельность происходит в тропосфере.
Следующий слой — стратосфера, слой атмосферы над тропосферой. Стратосфера простирается на высоте от 10 км до 50 км. Коммерческие авиакомпании летают в нижних слоях стратосферы. На больших высотах стратосфера становится теплее. Фактически, это потепление вызвано озоном, поглощающим ультрафиолетовое излучение.
Теплый воздух остается в верхних слоях стратосферы, а холодный — ниже, поэтому вертикальные смещения воздушных масс в этом слое гораздо более редки, чем в тропосфере.
Каково значение озонового слоя?
Озоновый слой в стратосфере поглощает часть излучения Солнца, не позволяя ему достичь поверхности планеты. Самое главное, он поглощает часть ультрафиолетового излучения, называемого средневолновой ультрафиолет B (УФ-B).
УФ-B — диапазон ультрафиолетового излучения с длиной волны от 280 до 320 нанометров, производимого Солнцем. УФ-B — это вид ультрафиолетового света от Солнца), который имеет несколько вредных эффектов. УФ-B особенно эффективен при повреждении ДНК. Он является причиной меланомы и других видов рака кожи. Он также связан с разрушением некоторых материалов и уничтожением микроорганизмов.
Озоновый слой защищает Землю от большинства ультрафиолетовых лучей, исходящих от Солнца. Всегда важно защищать себя от УФ-B, даже при отсутствии истощения озонового слоя, надевая шляпы, солнечные очки и солнцезащитный крем. Однако, эти меры предосторожности будут становиться все более важными по мере того, как истощение озонового слоя будет усугубляться. УФ-B связан со многими вредными последствиями, включая рак кожи, катаракту и вред, наносимый некоторым растительным культурам и флоре и фауне.
Не хотите чтобы продолжалось разрушение озонового слоя? Вот что можно сделать ваша организация:
Что происходит с озоновым слоем?
Ученые провели исследования, в ходе которых получили данные за несколько десятилетий, в которых подробно описываются нормальные уровни озона во время природных циклов. Концентрация озона в атмосфере естественным образом меняется в зависимости от солнечных пятен, времени года и широты. Эти процессы хорошо изучены и предсказуемы.
За каждым естественным снижением уровня озона следует восстановление. Однако начиная с 1970-х годов научные данные свидетельствуют о том, что озоновый слой разрушается с темпами, превышающими пределы естественных процессов.
Источник